智能路灯监控系统的研究与设计

摘 要：现代城市对路灯智能化要求越来越高，本文提出了一种基于GPRS无线通信和电力线载波通信（PLCC）相结合的城市路灯远程监控系统。该系统利用这两种通信方式的特点，设计了一种性价比高的路灯控制系统。

关键词：路灯管理；智能化；监控

一、引言

公共路灯照明系统是城市建设的重要组成部分，保证城市路灯处于良好状态，不仅关系着人民生活、生产发展、交通安全和社会治安，而且对提供良好的投资环境，吸引外商投资，促进经济发展，起着非常重要的作用。传统的路灯控制常采用定时器或光控器，让路灯在规定的时间内亮灭，无法做到与路灯管理室的通信，不便于远程监控和管理。路灯巡检常采用“晚上巡灯，白天巡线”这种人工方法巡视来获得设备的运行状况，不仅耗费大量的人力和物力，而且实时性很差，处理故障的效率也很低，很难满足现代高亮灯率的要求。近年来，计算机技术迅速发展，应用计算机技术推动各项事业发展，取得了显著成效。通过改变现行落后的照明控制方式来节约能源是建立节约型社会的重要组成部分。【1】

二、项目技术方案

项目总体思路及实施方案总体思路：结合嵌入式技术和智能控制技术利用其通讯接口．建立分布式监控系统，实现对所有灯具的数字化集中管理和监控。【2】

1、整个系统为3层：

（1）现场监控终端：采用的嵌入式技术，再配之主流的通讯协议，实现现场监控终端与路灯智能电源模块间的通讯。各智能电源模块与监控终端连接，负责采集路灯各种信号。现场监控终端既可与远程控制中心脱机，独立设定参数(开、关灯时间及各时段亮度设定)控制路灯，又可与远程控制中心联机，双向通讯，由控制中心设定或修改现场控制器的参数设定，同时现场监控终端把采集到的路灯信息上传到控制中心。

（2）监控中心：现场监控终端与路灯管理所监控端之间通讯方式采用GPS通讯。监控各条线路的路灯故障报警、起停、功率状态，并可根据需要调整路灯的工作状态。

（3）远程监控管理：路灯管理所与远程监控中心采用以太网技术进行通讯，管理级可以充分利用企业广域网络进行海量的数据传输，完美实现远程监控与管理。通过分布式系统，在远程上位机和现场的监控终端，实现对全部或任一个路灯的工作状态进行监控，并可根据需要调整路灯的工作状态(起停、功率状态等)。

2、系统硬件的设计与开发

智能电源提供路灯正常工作，具有宽电压输入、过压保护、空载保护、过载保护、负载智能半功率等功能。智能电源模块内置单片机及其电路，A/D、D/A模块，依靠编程采集路灯状态的参数信息，通过标准的通讯协议，将路灯工作状态信息及时、可靠的送达到现场监控终端实现智能监控。【3】现场监控终端须配备路灯通讯接口和无线通讯的GPRS通讯模块，负责采集各个路灯信号，通过无线通讯模块将信息远传到路灯管理中心进行远程监控。

3、系统综合软件开发与程序设计

软件能够可以远程智能监控，保证路灯故障的及时排除，可根据用户的需要通过对灯具的亮度、色彩、启停等进行适时调整，达到节能的目的；软件开发平台为主流开发平台，如C、．NET、ARM等，具有可靠性强、协议接口规范等特点；后台数据库为主流数据库，支持目前主流服务器的操作系统，如SQL2005、0raclelog等。

三、系统的主要功能

通过该系统，以中央控制室为中心实现控制路灯群组操作，设定将路灯分为若干组，制定控制模式等。可遥控开关亮灯，时段灯，隔杆亮灯。在中央控制器内设定了按当地365天日出日落时间设定开关灯时间。自动巡检，随机检测或按时间巡检各个路灯控制器的路灯参数。路灯控制器和电力载波调制解调器能上报工作状态和故障信息，可以进行故障分级报警。中央控制器还可以通过GSM网络以短消息的方式通知维修人员。

1、遥控功能

时控功能将根据本地区的经纬度计算出的或人工定义的开关灯时间表存储于PC机内，并下载到PC机中作为该区段的主时间表，一般情况下，路灯控制器就按设定的时间表，自动执行路灯的开关及相关操作，并将执行结果通过电力载波调制解调器上传给中央控制室。

2、巡测功能

该功能有自动巡测和手动巡测两种自动巡测:系统可以选择特定的时间(如每天早晨灭灯之前)对路灯控制器进行数据采集，采集的内容包括各个路灯控制器的自检信息，并把这些数据上传给中央控制器的PC中。

手动巡检:通过PC键盘和鼠标，可手动随时检测各个电力载波调制解调器下路灯控制器的工作，在屏幕上显示出当下的各种运行数据，同时还可以显示各个路灯控制器的具置和状态正常与否。

3、报警功能

通过电力载波调制解调器上传的各个路灯控制器的状态以及自身的信息，可以让操作人员实时得掌握系统的工作状态，缩短处理事故的时间，提高效率。当系统出现了故障或者设备发生了异常情况时，中央控制器便会在第一时间获得信息并发出报警声音，同时在屏幕上显示故障方位，以方便值班人员在最快的时间内发现排除障碍。当然，还可以通过GSM网络，以短消息的方式告知负责该区域内的值班人员。

四、结论

本系统以中央控制器，电力载波调制解调器和路灯控制器为主体构成，针对目前城市路灯控制系统的现状，设计完成了利用GPRS通信技术结合PLCC技术的新型城市路灯远程监控系统。夜间大面积灭灯是影响道路照明的重要问题，社会各界反映强烈。原有的人工巡视方法难以及时发现、及时排除。采用具有遥控、遥测、遥信等多项功能的计算机控制的城市路灯监控系统后，能够及时检查出故障原因和部位，为工作人员及时排除故障提供了帮助，为城市路灯系统科学管理提供了先进的技术手段。对于方便人民生活，减少交通事故，扼制犯罪分子趁黑作案，改善投资环境促进经济发展十分必要，社会效益巨大。

参考文献

[1]张军等，路灯监控系统实用性设计中应注意的问题，道路照明【J】，2005.

[2]何小海，曾庆华等.城市路灯自动化管理系统设计，2006:8-9.

[3]胡家尚，路灯监控系统的发展，城市照明【J】2006 No.3:28-31.

作者简介：钟家洪，男，汉族，控制理论与控制工程硕士，工程师，讲师。研究方向：电子电工、计算机。